推钢式加热炉结构及加热制度对钢性能的影响

摘要

伴随着我国经济建设的高速发展,对于建筑用钢筋的性能要求和需求量都不断的提高。在我国目前建筑用钢中,热轧钢筋占到钢筋总量的90％以上,热轧带肋钢筋也因此成为我国建筑用钢的主要部分。
　　加热炉作为钢材轧制前的加热工序,对钢的性能有着很大的影响。酒钢集团翼钢分公司采用的蓄热式连续推钢加热炉在炉体结构及加热制度上存在着一定的问题。造成了钢坯在加热炉内加热的过程中产生了较为严重的钢坯“水梁黑印”现象。这种钢坯“水梁黑印”对钢坯的规格尺寸及通条钢坯性能等方面均有着很大的影响,本文力图通过研究加热炉的结构及加热制度,减轻钢坯“水梁黑印”的现象,提高钢的性能。
　　通过对加热炉钢坯进行的静力拉伸实验,找出了加热炉结构对钢性能的影响因素。加热炉的炉容较小,钢坯加热不均匀是钢坯“水梁黑印”严重的主要原因。热滑道材质及炉底水梁布置方式的不合理也是钢坯“水梁黑印”难以减轻的重要原因。通过总结国内外钢铁企业加热炉炉体结构改造的成功经验,并结合翼钢加热炉的实际情况,提出了扩建加热炉、采用热滑道等加热炉炉体结构的改造建议。
　　通过对不同加热制度下的钢坯进行的力学性能测试,并对结果进行对比。得到了冷装、热装和混装对钢性能的影响,强化加热也是影响钢坯性能,致使钢坯产生“水梁黑印”的重要原因。
　　本文总结了国内外加热炉数理模拟的相关研究成果,针对加热炉内温度场进行了模拟,得到结论:整个炉膛的温度大体趋势是从高到低的,从预热段至加热段、均热段,烧嘴的供热能力是依次降低的。整个炉膛中,烧嘴火焰中心温度最高,最高温度达到1640℃,而且火焰区域的温度梯度较大。预热段及加热段的温度梯度较大,均热段的温度梯度相对较小,;在炉膛的下部(接近钢坯的部位)温度非常均匀,这样有利于钢坯温度的稳定,便于出钢。
　　针对翼钢分公司轧钢厂现有的条件,对加热炉进行扩建及采用热滑道等方式的改造,并针对装炉方式及强化加热等加热制度进行完善。认为可以减轻加热炉加热过程中产生的“水梁黑印”,均匀通条钢筋的力学性能。

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1 绪论

1.1课题提出的背景及主要内容

1.2加热炉简介

1.3加热炉模拟现状及软件介绍

1.4钢坯“水梁黑印”的产生原因及危害

2 加热炉结构对钢性能影响研究

2.1试验材料及方案

2.2试验结果与分析

2.3建议改进措施

2.4本章小节

3 加热制度对钢性能影响的研究

3.1装炉方式的试验研究

3.2强化加热的试验研究

3.3本章小节

4 加热炉中燃烧过程数值分析的方法

4.1加热炉燃烧过程数值模拟的作用

4.2湍流流动模型

4.3湍流燃烧模型

4.4辐射换热模型

4.5数学模型计算方法

4.6本章小节

5 预期改造后加热炉内加热过程的数值模拟及分析

5.1研究对象及网格的划分

5.2物理模型的确定及边界条件设定

5.3计算结果及分析

5.4本章小节

6 结论和建议

致谢

参考文献

研究生在读期间的研究成果